Delist.ru

Улучшение разгонных свойств и топливной экономичности городских автобусов с гидромеханической передачей (10.11.2009)

Автор: Иванов Максим Юрьевич

Параметры коробок передач

ГМП Значения передаточных чисел коробки передач

I II III IV V

№1 ДП 1,43 1,00 – –

№2 ДП с uдоп = 1,43 2,05 1,43 1,00 –

№3 ДП с uдоп = 2,05 2,93 2,05 1,43 1,00

Рис. 1. Вариант схемы 4-ступенчатой ДП ГМП с u кп 4 = 1

На рис.2 представлены результаты расчетов для Nуд =10 кВт/т.

Так, например, улучшение расхода топлива Qр40 при разгоне до 40 км/ч практически незаметно, особенно при Nуд =10 кВт/т, а при Nуд = 15 и 20 кВт/т разница менее 7%. При разгоне до 60 км/ч (16,67) увеличение числа передач так же не дает существенной экономии топлива.

Рис. 2. Зависимость ускорения от скорости автобуса при Nуд=10 кВт/т

Однако, увеличение числа передач позволяет получить меньшие значения Qср.ц при практически тех же Vср.ц. По этому параметру у автобуса с ГМП №3 экономия топлива может составлять около 10%, по сравнению с автобусом с ГМП №1, но при этом необходимо значительно усложнить конструкцию ГМП. Таким образом, для автобуса с ДП ГМП для наиболее оптимального разгона, кроме двухпоточной первой передачи, достаточно две дополнительные механические передачи.

Изучено влияние момента переключения передач на разгон автобуса.

. Значения передаточных чисел коробки передач uкп 2 = 1,43; uкп 3 = 1.

Расчеты показывают, что применение более ранних переключений передач при разгоне позволяет снизить расходы топлива. Разумеется, при этом ухудшается интенсивность разгона. За счет более ранних переключений при разгоне до 40 км/ч при Nуд = 10 кВт/т можно добиться незначительного снижения расхода топлива Qр40, примерно на 1,5%. Время разгона в этом случае так же незначительно увеличится. С увеличением Nуд разгон до 40 км/ч происходит только на первой передаче и поэтому переключение передач не оказывает какого – либо влияния на параметры разгона. По этой же причине при Nуд > 10 кВт/т переключения передач не влияют на параметры прохождения городского цикла. Большее влияние переключение передач оказывает на разгон до 60 км/ч. Причем с увеличением Nуд экономия топлива Qр60 увеличивается, и, например, для Nуд = 20 кВт/т может составлять более 25%. Вместе с тем, при увеличении Nуд разгон до 60 км/ч проходит только на двух первых передачах и момент переключения со второй на третью передачи не играет никакой роли. Таким образом, при разгоне автобуса с ДП ГМП предпочтительны наиболее ранние переключения передач.

Проведены исследования по выбору удельной мощности городского автобуса.

При расчетах рассмотрен большой городской автобус, аналогичный ЛиАЗ – 5256, с дизельным двигателем и удельными мощностями 5, 10, 15, 20 кВт/т. Результаты расчетов представлены на рис 3.

Для автомобилей, предназначенных для эксплуатации в городе, особенно важно повысить интенсивность разгона до Vа = 60 км/ч, с целью снижения числа заторов на городских улицах. Согласно расчетам этим условиям удовлетворяет Nуд мин ? 8,3 кВт/т. Для дальнейших расчетов было принято Nуд мин = 10,0 кВт/т. При этом для городских автобусов наиболее важными критериями оценки являются параметры городского цикла, по ГОСТ 20306 – 90. Автобус с Nуд = 20 кВт/т имеет большую среднюю скорость прохождения цикла, но выигрыш ничтожно мал и составляет всего 1,96 %, по сравнению с Nуд = 10 кВт/т. При этом средний путевой расход топлива в городском цикле выше на 55,8%, а удельная производительность ниже на 34,6%, что указывает на нецелесообразность применения больших удельных мощностей для городских автобусов.

Таким образом, на больших городских автобусах предпочтительно применять двигатели с минимальной допустимой мощностью.

Рис. 3. Показатели скоростных свойств и топливной экономичности городских автобусов с разной удельной мощностью при разгоне

Исследован расход топлива на установившихся режимах движения

Расход топлива при равномерном движении определялся по зависимости:

– КПД трансмиссии.

Удельный расход топлива определялся по выражению:

– коэффициент использования мощности, где индекс ? соответствует значению параметра при заданной угловой скорости ?е (Va) и полной подаче топлива. Обычно принимают:

где аи, bи, cи – для дизельных двигателей 1,7; -2,63; 1,93;

где а?, b?, c? – соответственно 1,23; -0,79; 0,56.

Расчеты показывают, что при небольшом уменьшении (до 0,9) передаточного числа повышающей передачи несколько уменьшается путевой расход топлива, но значительно уменьшается и диапазон скоростей, обеспечивающих наилучшую топливную экономичность.

Так, например, при движении со скоростью 60 км/ч при Nуд = 10 – 20 кВт/т повышающие передачи не дают экономии топлива. Но если принять, что городской автобус может двигаться со скоростью до 80 км/ч (22,22 м/с), то нецелесообразно применение повышающих передач с uкп ? 0,7 для Nуд = 15 кВт/т и uкп ? 0,8 для Nуд = 20 кВт/т. Корме того, для Nуд = 10 кВт/т на передачах с uкп ? 0,8 расход топлива становится больше чем при uкп = 1.

При движении со скоростью 80 км/ч расход топлива может составлять:

Nуд = 10 кВт/т – 23,6 л/100 км с уменьшением до 23,3 л/100км при uкп=0,9;

Nуд = 15 кВт/т – 25,4 л/100 км с уменьшением до 24,0 при uкп=0,8;

Nуд = 20 кВт/т – 27,5 л/100 км с уменьшением до 26,1 л/100км при uкп=0,9.

Таким образом, хотя с увеличением Nуд разница в расходах топлива на прямой и на повышающих передачах увеличивается, но применение повышающих передач на городских автобусах не дает значительной экономии топлива и от них можно отказаться.

В третьей главе представлен метод расчета ГМП с внешним разветвлением силового потока и ГДТ обратного хода и проведены исследования влияния различных параметров на выходные характеристики таких ГМП. В случае применения ГДТ обратного хода обобщенная схема ГМП с внешним разветвлением силового потока принимает вид по рис. 4.

Рис. 4. Схема ГМП с внешним разветвлением силового

потока и ГДТ обратного хода:

а – Обобщенная схема; б – Схема ДП ГМП, аналогичной Voith D851;

Д – дифференциал; М – механический редуктор

, можно рассчитать выходные характеристики ДП ГМП.

????????

загрузка...